种子处理对逆境胁迫下玉米生长发育的影响

王凤霞 赵心月 刘颖慧

(河北北方学院，河北 张家口 075000)

前言

玉米是我国主要粮食和饲用作物之一，其发展对于促进我国农业进步和国民经济的增长有着重要的作用[1]，据相关报道青贮玉米产量在60～105t·hm-2，较普通籽实玉米高出15～45t·hm-2[2]。用青贮玉米制作的青贮饲料在饲料品质和采食率方面比较高，易于牛、羊等家畜消化吸收，而且通过发酵方式制作的青贮饲料，病虫害也比较少，家畜食用更加健康。有研究表明，在土地和耕作条件相对一致的情况下，食用青饲玉米的奶牛比不食用的日产奶增加3.64kg[3-5]。

青贮玉米的生长过程中受各种不良环境条件胁迫，如干旱、低温、盐碱等不良因素的制约，造成产量和品质下降，因此研究如何提高青贮玉米生长适应性，提高青贮玉米的抗性，成为关键性问题。有研究表明，利用种子处理的方法能够抵御干旱、低温、盐碱胁迫等，对青贮玉米生长发育有极大的促进作用。种子处理剂的优越性在于降低了对环境的影响，确保了环境安全问题。据报道，种子处理所用的药剂量减少99%。许多发达国家已将农用化学药剂的使用重点，从叶面施用转移到种子处理方面，因此，种子处理必将是未来农业的发展方向之一。

1 种子处理方法概述

种子处理包括化学方法、物理方法、生物农药、种子引发和种子包衣及丸粒化。化学方法是目前国内外应用最普遍的种子处理方法，主要指用杀虫剂、杀菌剂、无机化学剂和植物生长调节剂等处理种子。物理方法是指通过磁场、电场、超声波及微波等处理方法促进种子生长，从而提高植物酶活性和呼吸强度。生物农药是指采用拌种、浸种和包衣的方式，如EM微生物菌剂和光合微生态菌剂浸种、微生物诱导剂拌种、微生物包衣剂等。种子引发是指通过渗透调节、温度调节、气体调节和激素调节等来实现提高种子的生长势、发芽指数、发芽整齐度[6]等，目前种子引发在大豆、水稻、玉米、烟草上都有应用。丸化种子及包衣种子等是指在种衣材料中加入微量元素、生长调节剂、过氧化物、保水剂以及适量的聚合物等有效成分后处理种子，该种方法的优点是省工省种、杀菌杀虫、对确保苗齐苗壮及促进作物生长具有显著效果，并且利于机械化作业，两者的区别在于种子丸化技术主要用于种子粒小且不规则的种子[7,8]。现阶段玉米种子处理方法为物理处理、化学处理、水处理、包衣处理等[9,10]。

2 种子处理对盐胁迫下青贮玉米生长发育的影响

盐胁迫是限制植物生长的一种非主要生物胁迫，遭受盐害最敏感的时期是种子萌发期和幼苗生长期，此时若遇盐碱胁迫会对种子的萌发造成抑制作用，当土壤盐分含量超过植物所能承受的值时，种子萌发便会受到抑制或者不能萌发。近些年来有关种子处理对玉米耐盐性的研究也比较多，杜锦等研究发现[11]，GA和KCl引发剂处理种子，可以增强玉米的耐盐性，玉米的出苗率、苗高、根干重、根长以及叶面积等都会增加，其中GA的最佳引发浓度为200mg·L-1，KCl的最佳引发浓度为50mmol·L-1。赵莹等[12]研究发现，蔗糖浸种可以提高种子的萌发力，蔗糖浸种处理下玉米的胚芽和胚根长及相应干质量分别能增加到盐处理的1.7倍、1.3倍、2.7倍、1.9倍。杜红阳[13]等研究发现，亚精胺浸种通过提高渗透胁迫下玉米淀粉酶的活性，促进淀粉的降解，从而促进渗透胁迫下玉米种子的萌发。王国杰等[14]研究发现，在盐胁迫条件下，通过油菜素内酯浸种可以降低对菜玉米根系的伤害作用。曹珊珊等[15]研究发现，玉米萌发较适宜的水杨酸浓度为0.1mmol·L-1，较低浓度的水杨酸可缓解盐胁迫对玉米萌发和幼苗生长的抑制作用，提高“农单113”玉米种子的发芽势、发芽率、苗高、根长、苗干重和根干重。

3 种子处理对干旱胁迫下青贮玉米生长发育的影响

随着气候的逐渐变暖，干旱胁迫越来越成为限制玉米产量的最主要因素之一，据报道，我国每年受旱面积可高达40%左右，而玉米又是对水分胁迫很敏感的作物之一，因此玉米每年因为干旱问题造成的损失高达20%左右，干旱已经成为制约我国以及世界其他国家玉米高产、稳产的重要因素之一。邢则森[16]研究发现，S-诱抗素拌种可以提高种子发芽指数、活力指数、根系活力、株高、茎粗和叶面积指数等。许高平[17]研究发现水杨酸和甜菜碱能显著提高不同胁迫下玉米子粒发芽势，减少可溶性糖含量；在幼苗高度和幼苗干鲜重方面，药剂浸种表现为低温胁迫下抑制和低温干旱双胁迫下促进的效果。吴晓东[18]等研究发现，EM浸种的玉米种子在发芽率、株高、叶面积指数以及根系生长状况等方面都明显优于旱地龙和木醋液浸种，效果更加明显。严加坤[19]等发现，褪黑素能促进青贮玉米的发育，随着褪黑素浸种浓度的增加，发芽率、发芽势、主根长、芽长、胚根鲜质量以及幼苗的脯氨酸含量和氧自由基含量均呈现先上升后下降的变化趋势。姚晨涛[20]等研究发现，干旱胁迫下不同浓度S-诱抗素拌种能提高玉米发芽率和发芽势。王庆祥[21]等研究发现，多效好和乙醇胺药剂浸种，能显著增加叶面积及叶片功能，提高叶片保水力，从而提高玉米的耐旱能力和增加籽粒产量。武志海等[22]研究发现，等离子体处理玉米种子可提高玉米幼苗在干旱条件下的抗逆性。宋风斌[23]等研究表明，多胺处理能增强玉米对水分胁迫的耐力，增强玉米植株的抗性。

4 种子处理对低温胁迫下青贮玉米生长发育的影响

低温冷害是农业可持续稳定发展最为重要的自然灾害之一，玉米属于喜温植物，其生长发育特别是种子萌发阶段对低温特别敏感，种子萌发阶段如遇低温则出苗率降低[24,25]。此外玉米也常会因为生育期热量不足，造成生育期延迟或者霜冻等危害，从而造成减产。Kusano T[26]等研究发现，在低温胁迫条件下，浓度低于0.1mmol·L-1的多胺(腐胺和亚精胺)能够促进植物组织生长，高浓度的多胺溶液会抑制植物生长。赵小强[27]等研究发现脯氨酸(Pro)和甜菜碱(GB)能够增加玉米种子的发芽势、发芽率、胚芽长、胚根长、胚芽鲜重和胚根鲜重，其中外源脯氨酸的效果最好，其在苗期和萌发期的综合低温缓解效果分别是GB的1.89倍和1.06倍。孙阳[28]等研究发现，外源ALA能够增强玉米苗期的抗低温能力，促进叶片光合作用和干物质积累，且对低温敏感型玉米品种的缓解低温伤害效果更好。马金虎[29]等研究发现，24-表油菜素内酯在最适浓度为0.01mmol·L-1萌发速度最快，可以促进玉米种子的发芽率、根长、幼苗鲜质量和幼苗干质量。刘禹辰[30]等研究发现，5mmol·L-1氯化钙浸种处理可以提高青贮玉米种子的发芽率和可溶性总糖含量，显著降低直链淀粉含量和支链淀粉含量。欧阳西荣等[31]研究发现，在10℃的冷环境中，6-BA和PEG处理的玉米种子，可以提高幼苗SOD酶活性和增加可溶性蛋白含量。任晓松[32]等研究发现，GA3浸种处理可以增强低温胁迫下细胞的渗透势，提高种子对低温的抵抗能力，从而促进种子萌发和玉米的生长发育。王燚[33]等研究发现，在干旱胁迫下，ALA处理可以不同程度地提高幼苗的芽促进率、根促进率、幼苗根系中根长、根表面积和根体积的生长，从而缓解低温胁迫对幼苗造成的不利影响。张美华[34]等研究发现，ABA处理对提高玉米低温胁迫下种子的萌发和幼苗中脯氨酸含量的效果最好，CaCl2对壮苗的效果最好，SA对提高幼苗保护酶活性、可溶性蛋白质以及叶绿素含量效果最明显。

5 种子处理的发展趋向

种子处理凭借其独特的优势已经备受农户及企业等关注，其在青贮玉米上的研究也已经相当成熟，但是目前国内种子处理剂的产量远不及需求，相关研究表明按照每年大约1亿hm2种植面积进行包衣统计，需要种子处理剂约15～20万t[35]，因此未来还需要大力发展生产种子处理等药剂。此外种子处理也存在弊端，由于种子处理剂不同于普通农药，其用法是直接对种子进行处理，使用不当有可能会产生药害，导致不出苗。因此鉴于种子处理还存在某些不足，需要进一步研发新的高效和环保安全的品种，并加强种子处理设备的开发以及种子处理使用办法的规范，从而使种子处理在青贮玉米的生产中发挥更重要的价值。

6 总结

随着全球气候恶化，各种非生物自然胁迫环境的日益增加，青贮玉米所遭受的逆境将越来越多，因此未来仍需要为提高青贮玉米抗逆性研究提供理论基础和技术平台。种子处理是现代新型农业不可或缺的一项种子加工技术，采用合理的种子处理方法，可以提高种子活力，促进种子萌芽，增加农作物产量，改善农作物产品品质，对经济效益也有极大的促进作用。但是种子处理对药剂用量不容易控制，易存在一定安全问题，因此需要加强安全、高效、环保种子处理技术，降低种子处理成本和对环境的影响。